泥炭質(zhì)土場(chǎng)地基坑開(kāi)挖施工沉降分析

陳海應(yīng)，阮永芬，徐夢(mèng)天源

(1.昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650500；2.中鐵二院昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，云南 昆明 650200)

泥炭質(zhì)土是有機(jī)質(zhì)含量大于60%的土，具有高壓縮性、孔隙比大、含水率高等特征[1]，昆明地區(qū)大部分基坑事故都與該層土有關(guān)，該層土往往是增加勘察、設(shè)計(jì)及施工難度的主要影響因素，對(duì)該層土采取的處理措施也是經(jīng)濟(jì)造價(jià)的重要組成部分[2]。

該車(chē)站采用明挖法進(jìn)行施工，會(huì)破壞原來(lái)地質(zhì)特性，可能在局部地段切斷地下水的徑流、排泄通道。基坑降水可能會(huì)在周?chē)a(chǎn)生地表沉降，基坑坍塌、管線(xiàn)受損、甚至引起周邊建筑傾倒等，同時(shí)對(duì)地表水造成污染。

1 施工工序

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后，首先開(kāi)挖第一層土方至地面以下4m，進(jìn)行冠梁和第一道混凝土支撐的施工，等到冠梁、第一道混凝土支撐強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)且通過(guò)總包驗(yàn)收合格后進(jìn)行第一道支撐以下土方開(kāi)挖。每層土方開(kāi)挖時(shí)，均采用先拉槽后兩側(cè)開(kāi)挖的方法，先挖中間土，最后挖兩側(cè)土，每層土開(kāi)挖至內(nèi)支撐下70cm 后安裝內(nèi)支撐體系，待支撐安裝好后，再開(kāi)挖下一塊土體。基坑開(kāi)挖由車(chē)站兩端向中間施工，充分利用時(shí)空效應(yīng)，每開(kāi)挖一倉(cāng)便施工一倉(cāng)主體結(jié)構(gòu)，等到車(chē)站土方開(kāi)挖完成后，從兩端向中間施工混凝土主體結(jié)構(gòu)。

2 沉降分析

圖1 為不同開(kāi)挖深度時(shí)，基坑沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降變形圖。可以看出，開(kāi)挖深度較小時(shí)，基坑周?chē)馏w沉降較小，隨開(kāi)挖深度變大沉降增加較快；封底完成后，沉降又有較大的減小，最終沉降量在+27mm 左右。從開(kāi)挖完成所測(cè)沉降量在基坑周?chē)淖兓闆r看，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本在同一水平上呈無(wú)明顯規(guī)律波動(dòng)。

圖1 基坑周?chē)馏w沉降量-時(shí)間曲線(xiàn)圖

3 擬建基坑的變形控制措施

施工單位應(yīng)根據(jù)可能對(duì)環(huán)境造成不利影響的因素，采取相應(yīng)施工及應(yīng)急措施，合理進(jìn)行施工安排，盡量減少對(duì)周邊環(huán)境的破壞。擬建車(chē)站工程基坑埋深大、周邊環(huán)境復(fù)雜、工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件差等特點(diǎn)，建議采用咬合樁+內(nèi)支撐或地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐方案。

3.1 基坑降水、排水措施

場(chǎng)地地下水較發(fā)育，地下水位較高，并具一定承壓性，對(duì)基坑施工不利。宜采取合理止水及降、排水措施。

本車(chē)站宜結(jié)合支護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁加旋噴樁或地下連續(xù)墻的止水方案，采用在基坑中設(shè)置井點(diǎn)的降水方案。基坑降、排水過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)周邊環(huán)境及建筑物的監(jiān)測(cè)，必要時(shí)可在基坑周邊設(shè)置一定數(shù)量的回灌井，以保持地下水的動(dòng)態(tài)平衡，減小降排水引起的附加沉降。

地下水位保證在每層開(kāi)挖面地下5m，當(dāng)開(kāi)挖到最后一層土?xí)r，地下水位至少下降到，基底下1m 處，當(dāng)觀測(cè)孔水位比原始水位相差0.5m，根據(jù)施工方案調(diào)整基坑降水參數(shù)，保證基坑土體的穩(wěn)定性。

另外根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究表明，采用沉降變形控制的降水最優(yōu)化方法[3]可有效降低基坑沉降，通過(guò)收集周?chē)鷪?chǎng)地信息，掌握基坑開(kāi)挖情況收集參數(shù)，然后建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行系統(tǒng)的分析、模擬，得到基坑土體沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。胡欣[4]提出了三種控制地面沉降的措施分別為：間歇性降水、加深止水帷幕、布置回灌井；以上方法解決因基坑降水引起的周?chē)孛娉两档膯?wèn)題，保證基坑開(kāi)挖的安全性。

3.2 預(yù)加固和后加固措施

預(yù)加固是一種事先防止措施，可根據(jù)地質(zhì)工程情況，提前做出具有針對(duì)性的加固措施，目的就是防止由于各種原因所引發(fā)的塌方、滑坡等安全隱患的發(fā)生，有利于抑制滑坡變形，減小發(fā)生滑坡的可能性。預(yù)加固技術(shù)包括槽壁加固、坑內(nèi)土體加固以及設(shè)置隔離樁。

對(duì)于超深地下連續(xù)墻，為了控制其變形，在基坑槽壁宜采用三重高壓旋噴樁進(jìn)行加固，以防止基坑圍護(hù)墻變形。高壓旋噴樁是利用高壓鉆機(jī)產(chǎn)生的高壓把噴嘴里的漿液噴射到土體內(nèi)，破壞土體結(jié)構(gòu)，噴射的漿液切割土體，是土體與漿液在噴嘴的旋轉(zhuǎn)和沖擊中，充分?jǐn)嚢枞诤显谝黄穑鹊綕{液與土體凝固后，形成新的水泥固結(jié)體，從而達(dá)到加固的目的，使土體使加固土體具有梁效應(yīng)及帷幕效應(yīng)。特別是對(duì)流沙、滑移、滲透起到很好預(yù)防作用，以保證基坑開(kāi)挖支護(hù)安全快速進(jìn)行。布置如圖2 所示。

圖2 槽壁加固示意圖

后加固包括回灌井的布置以及基坑土體開(kāi)挖的相關(guān)技術(shù)。回灌井在一定條件下具有較好的作用，它可以實(shí)現(xiàn)消除或者減弱特定位置處的變形。車(chē)站采用后加固技術(shù)為回灌井設(shè)置。

4 結(jié)論及建議

采用合理的方式進(jìn)行基坑降水可有效減少土體沉降，同時(shí)合理的布置支護(hù)結(jié)構(gòu)也可以使沉降結(jié)果得以控制。此外施工單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基坑周邊及基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的巡視巡察，并對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)。